脐橙酸木瓜复合汁制备工艺的优化及其稳定性研究

汪增乾，单　杨，李高阳，付复华，李绮丽

脐橙酸木瓜复合汁制备工艺的优化及其稳定性研究

汪增乾1，单杨2*，李高阳3，付复华3，李绮丽3

（1.湖南农业大学 食品科技学院，湖南 长沙 410128；2.湖南省农业科学院，湖南 长沙 410125；3.湖南省农产品加工研究所，湖南 长沙 410125）

该研究利用橙汁的甜度中和酸木瓜汁的酸涩感，选择果汁配比、果汁含量、蔗糖添加量和柠檬酸添加量4个因素，通过单因素试验以及响应面试验，得出最佳工艺条件为橙汁与酸木瓜汁体积比6∶1，果汁含量82%，蔗糖添加量6%，柠檬酸添加量0.2%。并进一步通过单因素试验和正交试验确定脐橙酸木瓜复合汁的最佳复合稳定剂配比为黄原胶∶羧甲基纤维素钠∶海藻酸钠=3∶3∶1，总添加量为0.2%。此时的沉淀率为0.37%，脐橙酸木瓜汁平均感官评价分数为89分，显著高于其他配比样品。

脐橙；酸木瓜；复合汁；稳定；风味

纽荷尔脐橙含有大量胡萝卜素和维生素C（vitamin C，VC）等营养成分，可以有效抑制致癌物质的形成，经常食用具有软化和保护血管、促进血循环、分解脂肪、降血脂等功效。且脐橙中含有的多种有机酸可有效降低心血管疾病患者的发病率［1］，是深受人们的喜爱的一种水果［2-3］。

酸木瓜作为云、贵、川三省的重要野生资源，除了含有丰富的有机酸、果胶、多种氨基酸、蛋白质、维生素和矿物质外还含有多糖、黄酮和超氧化和物歧化酶等活性成分，拥有较高的营养价值和药用价值［4-5］。但目前酸木瓜加工技术落后且口感以酸涩为主，大众消费者难以接受，且鲜有人对其加工工艺进行研究，导致酸木瓜的重要营养价值得不到应用。

本研究以纽荷尔脐橙和酸木瓜为主要原料通过响应面优化复合汁配比，利用橙汁的甜度中和酸木瓜汁的酸涩感。且使得酸木瓜中的酵素、木瓜蛋白酶等功能性成分与橙汁相结合提高复合汁中的多酚、氨基酸等营养功能成分含量。制得酸甜适中、香气浓郁、色泽鲜艳透亮的脐橙酸木瓜复合汁。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

纽荷尔脐橙：产自江西省赣州市寻乌县，4℃保存；云南酸木瓜：产自大理白族自治州，4℃保存；

白砂糖、柠檬酸、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠（carboxylmethylcellulose-Na，CMC-Na）等：均为市售食用级。

1.2仪器与设备

JYZ-E8九阳榨汁机：九阳股份有限公司；BSA124S电子天平：赛多利斯科学仪器有限公司；KQ-250DA数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；HJ-6A数显恒温磁力搅拌器：金坛市医疗仪器厂；AP-01P真空泵：天津奥特塞恩斯仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1复合汁加工工艺及操作要点

榨汁：取新鲜无病虫害脐橙，去皮、去籽，用榨汁机榨汁，过300目纱布备用。取新鲜无病虫害酸木瓜，去皮、去籽，用榨汁机榨汁，抽虑备用。

调配：取橙汁、酸木瓜汁、白砂糖、柠檬酸、复合稳定剂和水按照一定比例混合均匀。

均质：压力为25 MPa，均质温度50～55℃。脱气：真空度为0.08 MPa，温度为60℃。

杀菌：98℃条件下处理5 min。

灌装：无菌灌装。

1.3.2感官评价标准

样品随机提供给20位年龄在20到40周岁无不良嗜好，身体健康，有一定的理解、分析能力，并且味觉、嗅觉、视觉灵敏的专业感官评价人员作为候选人［9］。对专业评分人员分别打分，去掉一个最高分和一个最低分，取平均分为总感官评分（满分100分）。脐橙酸木瓜复合汁感官评价标准见表1［10］。

表1　脐橙酸木瓜复合汁感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of the navel orange-Chaenomeles sinensiscompound juice

1.3.3复合汁配方优化试验

（1）固定果汁含量70%，白砂糖添加量6%，柠檬酸0.20%，考察橙汁和酸木瓜汁体积比（3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1）对脐橙酸木瓜复合汁感官评价的影响。

（2）固定橙汁和酸木瓜汁体积比为5∶1，白砂糖添加量6%，柠檬酸0.20%，考察不同果汁含量（50%、60%、70%、80%、90%）对脐橙酸木瓜复合汁感官评价的影响。

（3）固定果汁体积比为5∶1，果汁含量70%，柠檬酸0.20%，考察不同糖添加量（2%、4%、6%、8%、10%）对脐橙酸木瓜复合汁感官评价的影响。

（4）固定果汁体积比为5∶1，果汁含量70%，白砂糖添加量6%，考察不同柠檬酸添加量（0、0.10%、0.20%、0.30%、 0.40%）对脐橙酸木瓜复合汁感官评价的影响。

（5）通过单因素试验所得出的结果，根据Box-Behnken试验设计，以脐橙酸木瓜复合汁感官评价分数为响应值，选取果汁比、果汁含量、含糖量、柠檬酸添加量4个因素，设计4因素3水平的响应面优化试验［11-12］。

1.3.4稳定剂筛选试验

（1）选取优化后的脐橙酸木瓜复合汁配方，以果汁沉淀率为评价指标，在25℃条件下分别考察黄原胶、海藻酸钠、CMC-Na和卡拉胶［13-15］添加量（分别为0.10%、0.20%、0.30%）对脐橙酸木瓜复合汁稳定性的影响。

（2）通过单因素试验结果，选取3种稳定效果较好的天然胶体作为复配稳定剂进行4因素3水平正交试验，优化复合稳定剂的配方。

1.3.5复合稳定剂添加量考察

选取优化后的脐橙酸木瓜复合汁配方，在25℃条件下考察1.3.4正交试验确定的复合稳定剂添加量（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）对脐橙酸木瓜复合汁感官评价的影响，并确定复合稳定剂添加量。

1.3.6沉淀率计算方法

沉淀率为在25℃条件下沉淀一定时间，相同体积果汁在量筒内液体底部浑浊有沉淀部分体积占总体积比值。

2　结果与分析

2.1复合汁配方优化试验结果

2.1.1果汁比对感官评分的影响

图1　果汁比对感官评分的影响Fig.1 Effect of juice ratio on sensory evaluation score

由图1可知，橙汁与酸木瓜汁体积比在6∶1时感官评分最高。橙汁与酸木瓜汁体积比＜6∶1时感官评分随着果汁比的增高而增高，果汁体积比＞6∶1时感官评分略有下降。这是因为随着橙汁含量的增多中和了酸木瓜汁的酸味，使其逐渐达到酸甜适中的程度；当果汁体积比＞6∶1时橙味逐渐掩盖了酸木瓜汁特有的风味。所以，选择最佳的橙汁与酸木瓜汁体积比为6∶1。

2.1.2果汁含量对感官评分的影响

由图2可知，果汁含量在80%时感官评分最高；果汁含量＜80%时感官评分随着果汁含量的增多而增高；当果汁含量＞80%时感官评分反而降低。这是因为随着果汁含量的增多，橙汁与酸木瓜汁的特有风味更佳，香味浓郁，色泽更鲜艳；当果汁含量＞80%时，酸木瓜汁含量增多，酸味会略微掩盖橙味使得口感有所下降。所以，选择最佳的果汁含量为80%。

图2　果汁含量对感官评分的影响Fig.2 Effect of juice contents on sensory evaluation score

2.1.3蔗糖添加量对感官评分的影响

图3　蔗糖添加量对感官评分的影响Fig.3 Effect of sugar content on sensory evaluation score

由图3可知，蔗糖添加量在6%时感官评分最高；蔗糖添加量＜6%时，感官评分随着糖添加量的增多而升高；当糖添加量＞6%时感官评分略有降低。这是因为随着糖分的增多，可以有效的掩盖一部分酸木瓜的酸味，使其达到酸甜适中的程度；当蔗糖添加量＞6%时，蔗糖的甜度会掩盖橙汁特有的甜味，从而影响脐橙酸木瓜复合汁特有的风味。所以，选择最佳的蔗糖添加量为6%。

2.1.4柠檬酸添加量对感官评分的影响

由图4可知，柠檬酸添加量在0.20%时感官评分最高；柠檬酸添加量＜0.20%时，感官评分随着柠檬酸添加量增多而增高；当柠檬酸添加量＞0.20%时，感官评分反而降低。这是因为随着柠檬酸的增多，脐橙酸木瓜复合汁的口感会得到进一步的改善；当柠檬酸添加量＞0.20%时，酸味不断增强会影响脐橙酸木瓜复合汁的甜酸比，从而影响复合汁口感。所以，选择最佳的柠檬酸添加量为0.20%。

图4　柠檬酸添加量对感官评分的影响Fig.4 Effect of citric acid content on sensory evaluation score

2.2响应面法优化配方结果

2.2.1响应面试验设计结果

根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，通过单因素试验，以感官评分（Y）为响应值进行响应面分析试验，设计因素与水平见表2，响应面优化试验结果见表3。

表2　响应面试验因素与水平Table 2 Factors and levels of response surface analysis

表3　Box-Behnken试验设计及结果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

续表

通过Design Expert V8.0.6软件对表3中的感官评分进行响应面回归分析，得到回归方程：Y=87.81+3.25X1+3.62X2+ 0.47X3-0.22X4+2.09X1X2-0.80X1X3-0.97X1X4+0.075X2X3+ 0.53X2X4-0.075X3X4-6.3X12-4.56X22-0.84X32-1.75X42

对回归方程进行显著性分析（见表4），得出此回归方程P＜0.000 1，极显著，失拟值P值为0.490 6＞0.05，不显著。且该模型总决定系数R2=0.954 5，调整决定系数R2Adj= 0.908 9。综上分析证明了该模型拟合度好，误差小，可以用此回归方程对试验数据进行分析和预测。由表4还可得出，模型中因素X1和X2对结果影响极显著（P＜0.001），因素X3和X4对结果影响不显著，交互项X1X2对结果影响显著（P＜0.05），而二次项的影响仅X32为不显著，其余都极为显著，说明各个因素对脐橙酸木瓜复合汁感官评分的影响并非简单的线性关系。同时可知，对脐橙酸木瓜复合汁感官评分的影响程度从大到小顺序依次为果汁含量＞果汁比＞蔗糖添加量＞柠檬酸添加量。

表4　试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of the experiment results

2.2.2响应面分析

由图5可知，橙汁与酸木瓜汁体积比和果汁含量对复合汁感官评分有比较明显的影响。当蔗糖添加量和柠檬酸添加量一定时，复合汁感官评分随果汁比和果汁含量增加均先增高再降低，二者交互作用显著，这与方差分析结果一致。

图5　果汁比和果汁含量交互作用对复合汁感官评价分数的响应面分析Fig.5 Response surface analysis of effect of interactions between juice ratio and juice content on sensory evaluation score of compound juice

2.2.3最佳工艺条件的验证

通过Design Expert V8.0.6软件对响应值（脐橙酸木瓜复合汁感官评分）进行优化分析，得到最佳配比为脐橙与木瓜果汁体积比6∶1，果汁含量82%，蔗糖添加量6%，柠檬酸添加量0.2%，脐橙酸木瓜复合汁感官评分的理论值为89分。对脐橙酸木瓜复合汁配比进行验证试验（n=3），得到脐橙酸木瓜复合汁感官评分平均值为88分，达到了理论值的99%，说明采用响应面法优化的复合汁配比参数可靠。

2.3稳定剂筛选单因素试验结果

表5　不同稳定剂对脐橙酸木瓜复合汁稳定性的影响Table 5 Effect of different stabilizing agent on navel orange-Chaenomeles sinensiscompound juice with different natural colloids in a week

对常见的几种稳定剂（黄原胶、CMC-Na、海藻酸钠、卡拉胶）在25℃条件下贮藏一周，以沉淀率为评价指标，选取3种相对稳定效果较好的稳定剂进行复配制得复合稳定剂，结果见表5。由表5可知，添加0.20%黄原胶的样品仅在第5天出现少量沉淀，效果良好。添加0.20%和0.30% CMC-Na的样品仅有少量沉淀出现。添加0.20%海藻酸钠的样品在第3天出现少量沉淀。卡拉胶由于酸不稳定特性，在0.10%添加量时会出现絮状沉淀，在0.20%添加量时仍有较多沉淀生成，当添加量增加到0.30%时复合汁过于黏稠。而空白组在第2天便出现大量沉淀。综上所述，试验选取黄原胶、CMC-Na、海藻酸钠3种天然胶体进行复配。

2.4复合稳定剂配方优化

黄原胶和CMC-Na的澄清效果优于海藻酸钠，故固定海藻酸钠占比最小，按黄原胶∶CMC-Na∶海藻酸钠不同的配比（1∶1∶2、2∶2∶1、3∶3∶1、2∶3∶1、3∶2∶1）向复合汁加入复合稳定剂（固定总添加量为0.20%），在25℃条件下贮藏30 d，分别测定各组的沉淀率，结果分别为1.03%、0.62%、0.37%、0.70%、0.43%。结果表明，黄原胶∶CMC-Na∶海藻酸钠为3∶3∶1时的沉淀率（0.37%）最小，故确定复合稳定剂配方为黄原胶∶CMC-Na∶海藻酸钠为3∶3∶1。

2.5复合稳定剂添加量考察

由表6可知，黄原胶∶CMC-Na∶海藻酸钠为3∶3∶1基础上，复合稳定剂添加量在0.10%～0.20%范围内，感官评分变化不明显，但均有不同程度沉淀产生；当复合稳定剂含量＞0.20%时，由于饮料黏度过大导致感官评价分数急剧下降；当复合稳定剂添加量增加到0.20%时，稳定效果最好，无沉淀产生且不影响复合汁风味。综上，0.20%的复合稳定剂添加量最佳。

表6　复合稳定剂对脐橙酸木瓜复合汁30 d内稳定性的影响Table 6 Effect of compound stabilizing agent on navel orange-Chaenomeles sinensiscompound juice stability in 30 d

3　结论

通过Box-Behnken中心组合试验设计和响应面分析得出了一个误差小、拟合度好且有一定利用价值的回归模型。通过回归模型分析优化并经过验证后得出最佳配比为：橙汁与酸木瓜汁体积比6∶1，果汁含量82%，蔗糖添加量6%，柠檬酸添加量0.20%。此时甜橙酸木瓜汁酸甜适中，色泽鲜艳透亮，甜橙和酸木瓜的香气浓郁，平均感官评分为89分，显著高于其他比例样品。

通过单因素试验与正交试验确定了黄原胶、CMC-Na和海藻酸钠比例为3∶3∶1时，复合汁沉淀率最小，为0.37%。且0.20%的复合稳定剂添加量能够达到最佳的稳定效果。

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Optimization of preparation technology and stability of the navel orange-Chaenomeles sinensiscompound juice

WANG Zengqian1，SHAN Yang2*，LI Gaoyang3，FU Fuhua3，LI Qili3
（1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；2.Hunan Academy of Agricultural Sciences，Changsha 410125，China；3.Hunan Agricultural Product Processing Institute，Changsha 410125，China）

Taking the advantage of sweetness of orange juice can neutralize the acor ofChaenomeles sinensis，using juice proportion，juice content，sugar content and citric acid content as independent variable.The optimal processing condition was optimized by single factor experiment and response surface methodology as follows：orange juice andC.sinensisjuice ratio 6∶1，juice 82%，sugar 6%，and citric acid 0.2%.The optimal stabilizing agent formula of navel orange-C.sinensisjuice was further determined by single factor experiment and orthogonal experiment as follows：xanthan gum，CMC-Na and sodium ratio 3∶3∶1，the addition 0.20%.Under these conditions，the precipitation ratio was 0.37%，the sensory evaluation score of the juice was 89，which was significantly higher than other samples.

navel orange；Chaenomeles sinensis；compound juice；stability；flavor

TS252.54

0254-5071（2016）07-0184-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.07.040

2016-04-27

公益性行业（农业）科研专项（201303076）；湖南省自然科学基金青年人才培基联合基金（14JJ6067）

汪增乾（1990-），男，硕士研究生，研究方向为食品科学。

单杨（1963-），男，研究员，博士，研究方向为食品科学。